En reaksjonsturbin er en type hydraulisk maskineri som omdanner hydraulisk energi til mekanisk energi ved å bruke trykket fra vannstrømmen.
(1) Struktur. De viktigste strukturelle komponentene i reaksjonsturbinen inkluderer løpehjul, toppløpskammer, vannføringsmekanisme og sugerør.
1) Løpehjul. Løpehjulet er en komponent i en hydraulisk turbin som omdanner vannstrømningsenergi til roterende mekanisk energi. I henhold til ulike retninger for vannenergiomdanning er også løpehjulstrukturene til ulike reaksjonsturbiner forskjellige. Francis-turbinløpehjulet består av strømlinjeformede, vridde blader, hjulkrone og nedre ring. Løpehjulet til en aksialturbin består av blader, løpehjulshus, utløpskjegle og andre hovedkomponenter. Strukturen til den skråstilte turbinløpehjulet er kompleks. Bladplasseringsvinkelen kan endres med arbeidsforholdene og matche åpningen av styrevingen. Bladrotasjonens senterlinje danner en skrå vinkel (45 ° ~ 60 °) med turbinens akse.
2) Overløpskammer. Funksjonen er å sørge for at vannet strømmer jevnt til vannføringsmekanismen, redusere energitap og forbedre effektiviteten til den hydrauliske turbinen. Metallspiralhus med sirkulær seksjon brukes ofte til store og mellomstore hydrauliske turbiner med vannsøyle over 50 m, og betongspiralhus med trapesformet seksjon brukes ofte til turbiner med vannsøyle under 50 m.
3) Vannføringsmekanisme. Den består vanligvis av et visst antall strømlinjeformede føringsskovler og deres roterende mekanismer som er jevnt anordnet langs periferien av løpehjulet. Funksjonen er å lede vannstrømmen jevnt til løpehjulet, og endre gjennomstrømningen til den hydrauliske turbinen ved å justere åpningen på føringsskovlen, for å oppfylle generatorenhetens belastningskrav. Den spiller også en vanntett rolle når den er helt lukket.
4) Trekkrør. En del av den gjenværende energien i vannstrømmen ved utløpet til løpekanalen har ikke blitt utnyttet. Trekkrørets funksjon er å gjenvinne denne energien og lede ut vannet nedstrøms. Trekkrøret kan deles inn i rett kjegleform og buet form. Førstnevnte har stor energikoeffisient og er generelt egnet for små horisontale og rørformede turbiner. Selv om den hydrauliske ytelsen til sistnevnte ikke er like god som for rett kjegle, er utgravningsdybden liten, og den er mye brukt i store og mellomstore reaksjonsturbiner.
,
(2) Klassifisering. Reaksjonsturbinen er delt inn i Francis-turbin, diagonalturbin, aksialturbin og rørformet turbin i henhold til retningen på vannstrømmen som passerer gjennom løpehjulets akselflate.
1) Francis-turbin. En Francis-turbin (radial aksialstrømningsturbin eller Francis-turbin) er en type reaksjonsturbin der vannet strømmer radielt rundt løpehjulet og aksialt. Denne typen turbin har et bredt spekter av brukbar trykkhøyde (30 ~ 700 m), enkel struktur, lite volum og lav kostnad. Den største Francis-turbinen som er satt i drift i Kina er turbinen til Ertan vannkraftverk, med en nominell utgangseffekt på 582 MW og en maksimal utgangseffekt på 621 MW.
2) Aksialturbin. En aksialturbin er en type reaksjonsturbin der vann strømmer aksialt inn og ut av løpehjulet. Denne typen turbin er delt inn i en fast propelltype (skruepropelltype) og en roterende propelltype (Kaplan-type). Bladene på førstnevnte er faste, og bladene på sistnevnte kan rotere. Utløpskapasiteten til en aksialturbin er større enn for en Francis-turbin. Fordi rotorturbinens bladposisjon kan endres med lastendringen, har den høy effektivitet i et bredt område av lastendringer. Kavitasjonsmotstanden og den mekaniske styrken til en aksialturbin er dårligere enn for en Francis-turbin, og strukturen er også mer kompleks. For tiden har den anvendelige trykkhøyden til denne typen turbin nådd mer enn 80 m.
3) Rørformet turbin. Vannstrømmen i denne typen turbin strømmer aksialt fra den aksiale strømmen til løpehjulet, og det er ingen rotasjon før og etter løpehjulet. Utnyttelsesområdet for turbinen er 3 ~ 20. Den har fordelene med liten flykroppshøyde, gode vannstrømningsforhold, høy effektivitet, lav anleggsmengde, lave kostnader, ingen spiralformede og buede trekkrør, og jo lavere vannsøylen er, desto tydeligere er fordelene.
I henhold til generatorens tilkoblings- og overføringsmodus er rørformede turbiner delt inn i helrørformede og halvrørformede. Halvrørformede turbiner er videre delt inn i bulbformede, akselformede og akselforlengede typer, og akselforlengede turbiner er delt inn i skråstilte og horisontale aksler. De mest brukte er bulbformede, akselforlengede og horisontale turbiner, som hovedsakelig brukes til små enheter. I de senere år har akseltypen også blitt brukt til store og mellomstore enheter.
Generatoren til den aksiale forlengelsesrørformede enheten er installert utenfor vannkanalen, og generatoren er koblet til vannturbinen med en lang skråstilt aksel eller horisontal aksel. Strukturen til denne akselforlengelsestypen er enklere enn den til bulbtypen.
4) Diagonalstrømsturbin. Strukturen og størrelsen på diagonalstrømsturbinen (også kjent som diagonal) ligger mellom Francis- og aksialstrøm. Hovedforskjellen er at senterlinjen til løpebladet er i en viss vinkel med turbinens senterlinje. På grunn av de strukturelle egenskapene tillates ikke enheten å synke under drift, så en aksialforskyvningssignalbeskyttelsesenhet er installert i den andre strukturen for å forhindre kollisjon mellom bladet og løpebladkammeret. Utnyttelseshøyden til diagonalstrømsturbinen er 25 ~ 200 m.
For tiden er den største nominelle utgangseffekten for en skråstilt fallturbin i verden 215 MW (tidligere Sovjetunionen), og den høyeste utnyttelseshøyden er 136 m (Japan).
Publisert: 1. september 2021
